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大學物理教程

下冊

《大學物理教程（下冊）》是2016年1月1日清華大學出版社出版的一本圖書，作者是王莉、崔占濤、朱浩。

內容簡介

本教材綜合、借鑒了國內外大學物理教材的優勢和特色，教材結構和教學內容更切合目前我國大學物理教育的實際情況。

教材分為上、下兩冊，上冊主要內容為經典力學、機械振動與機械波、分子動理論和熱力學基礎；下冊主要內容為電磁學、波動光學、狹義相對論和量子物理基礎。教學內容覆蓋了教育部基礎物理課程教學指導分委會制定的《理工科類大學物理課程教學基本要求》的核心內容，教學內容層次分明，可以滿足不同層次、不同學時的教學需求。

本書可作為高等學校理工科非物理類專業大學物理課程的教材，也可供其他讀者閱讀參考。是由清華大學出版社2016年出版

前言

大學物理課程教學改革已經轟轟烈烈地走過了20多個年頭，在課程體系、教學內容、教學手段和方法等諸多方面都進行了多方位的改革與嘗試，取得了眾多令人矚目的研究成果。但有一點是不會改變的，那就是大學物理課程是高等教育課程體系中的基礎課。多年的改革形成了一種共識：物理教育是培養學生科學素質的教育。

大學物理課程的教學目標是：（1）使學生建立描述物質運動的基本概念、認識物質運動的基本規律、掌握描述物質運動的基本方法；（2）培養學生科學的思想方法和思維方式，提高分析問題和解決問題的能力；（3）讓學生得到科學精神、科學態度和科學方法的熏陶，使其具備成為新世紀科學與技術人才的基本素質。基於上述認識，編寫本教材的一些主要思路和做法如下。

1.本教材是在大眾教育、中學新課改的背景下編寫的。由於全國各地課改的方式、程度不同，高考理科綜合的科目選擇的不同，使得學生的中學物理基礎參差不齊。為適應這些變化，本教材將力學的起點做了一些調整，質點運動學從一維運動開始講起，但並不與高中內容重複，而是著重強調物理量的矢量表示與運算，重點強調利用高等數學中的微積分方法，研究函數與變數問題。質點動力學仍從牛頓定律開始，但更突出強調牛頓定律的內涵、適用條件與範圍；進一步拓展關於質量、慣性等的認識；同時運用微積分方法凸顯牛頓第二定律的矢量性、瞬時性和疊加性；通過分析和研究各種變力、變加速問題，使教學內容既能與中學內容有機銜接，又在內容和方法上不重複中學內容與方法。

2.學生從中學進入大學，無論是思維方式，還是學習方法都要經歷重大轉變。為幫助學生儘快完成思維方式和學習方法的轉變，本教材編寫注重高等數學矢量運算、微積分方法的貫通。多年的教學經驗表明，學生在大學物理課程學習中面臨的一個重要挑戰，就是高等數學中的矢量運算方法、微積分方法、函數與變數等在物理學中的應用。學習高等數學是一回事，應用學到的數學方法分析、解決物理問題又是一回事，使學生將兩者銜接起來，融會貫通並非想象的那麼容易。因此，本教材從質點力學開始就特彆強調矢量運算、函數與變數和微積分思想方法，並且將這些方法貫穿教材始終。教材結構設計上將微積分應用比較集中的質點力學和電磁學部分分別放在上、下冊，使難點分散開。

3.在相對論和量子論部分，本教材借鑒了北美教材的內容體系，重點強調現代物理思想和概念，弱化或避開繁複的數學方程，強化了現代物理特別是量子力學相關的一些實驗結果的介紹，例如電子直邊衍射實驗、電子雙縫衍射實驗、單光子實驗等。更多地將量子力學的一些抽象概念形象化、具體化，例如隧道效應的應用、一維勢阱模型、物質波概念（量子圍欄）等。

4.教材中設置了溫馨提示、問題討論欄目：提示內容多是作者多年教學經驗的積累，主要是為了提示學生學習的重點與難點、分析問題的要點和關鍵；提示學生需要注意和容易混淆的概念；提示學生如何通過比較學習，區分不同概念、不同定理定律間的區別與聯繫；提示學生相關物理概念的背景知識等。問題討論多為相關知識概念的拓展內容，有助於學生更好地理解和掌握基本概念及其應用。

5.思考題分散於教材的各個部分，這樣使得問題更有針對性，也更有利於學生及時檢查學習效果，反饋沒有搞清的概念、原理、定理、定律等，以便及時解決問題，使得閱讀教材更有的放矢。

6.本教材教學內容覆蓋了“教育部非物理類理工科大學物理教學基本要求”的核心內容，有些教學內容，例如流體曳力、剛體的旋進運動、熵與能源、電介質中的高斯定理、LC振蕩電路等打上了*號，而對稱性與守恆定律、非線性振動與混沌、熵與信息等教學內容打上了**號，其目的是使得教學內容層次更分明，可以滿足不同層次、不同學時的教學需求。

7.習題設置上，增大了更能檢驗和考核對基本概念的掌握與理解的選擇題的量；練習題分為了三個層次，第一個層次為簡單練習題，只要理解和掌握了基本概念與原理，即可正確分析與求解這些問題。該層次練習題加註了對應的章節的內容標題，更方便教學中師生有針對性地選擇題目。第二個層次為綜合練習題，這些問題通常需要綜合運用前面的知識或更多的數學技巧才能分析和求解。第三個層次為趣味與應用問題，這些問題選取了一些科學、技術、生活中的趣味與應用問題，引導學生保持對自然的好奇心、更多地觀察周圍的世界，學習如何用物理原理解釋自然現象，從而更深刻地理解周圍的物質世界及其運動規律。同時也希望通過這些問題對學生進行多渠道、多層次、全方位的科學思維方法的訓練。

本書上冊第1～2章由孫燕雲編寫，第3～4章由朱浩編寫，第5～11章由王莉編寫；下冊第12章由朱浩編寫，第13～15章由崔占濤編寫，第16～19章由王莉編寫。上冊插圖由孫燕雲、朱浩和崔占濤共同完成，下冊插圖由王莉完成；全書習題由王莉、朱浩、崔占濤、孫燕雲共同完成，全書由王莉統稿。

本教材的前身《大學物理教程》講義曾於2014年在西南交通大學2013級部分理工科專業中試用，后經修訂《大學物理教程》（修訂講義）於2015年在西南交通大學2014級部分理工科專業中試用，經最後修訂成稿形成這套教材。講義與教材的編寫得到了西南交通大學教務處的大力支持並予以立項；在講義試用過程中，得到了物理科學及技術學院和物理系領導吳平、張曉、曾勇以及同事們的支持與幫助；教材能夠順利出版，得到了清華大學出版社朱紅蓮老師的熱情幫助，在此向他們一併致以衷心的感謝！同時，向本書編寫過程中所參閱的書籍、文獻的作者致以誠摯的謝意！由於作者的學識淺薄，書中錯誤與不足之處在所難免，希望專家、同行和讀者批評指正。

編者

2015年8月於四川成都

作者簡介

王莉，1982年7月畢業於西南交通大學物理師資班，獲得理學學士學位；1987年1月-198812月，瑞典皇家工學院訪問學者；2007年1月獲西南交通大學“電磁場與微波技術”專業博士學位；2002年7月任西南交通大學物理學院教授。主編《現代技術中的物理學》68萬字，國家“十五”規劃教材，高等教育出版社，2003年7月。主編《大學物理》上冊，39.6萬字，國家“十一五”規劃教材，機械工業出版社，2009年1月。主編《大學物理參考》65萬字，西南交通大學出版社，2011年12月。副主編《大學物理學》下冊，高等教育出版社，2009年1月。

作者薦語

1.考慮大眾教育階段物理教學的實際情況，特別注重教學內容與中學的無縫銜接，設有必要的提示，有利於學生學習方法的過渡；

2.鑒於學生學習大學物理的困難之一是高等數學的矢量運算和微積分應用，本書更注重物理與數學的聯繫與銜接，便於學生自學。教材結構上將微積分應用集中的質點力學和電磁學部分分別放在上下冊，使難度分散；

3.近代物理部分盡量避開繁難的數學，注重概念、物理思想、發展前沿和應用的介紹；

4.對不同學時的教學需求，教學內容上有明確區分，習題設置也有難度區分，便於教師教學。

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